Nationalen Roadmap Embedded Systems

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1 Vorstellung der Nationalen Roadmap Embedded Systems durch den Steuerkreis Dr. Reinhold Achatz / Klaus Beetz, Siemens AG Prof. Dr. Dr. h. c. Manfred Broy, Technische Universität München Prof. Dr. Heinrich Dämbkes, EADS Deutschland GmbH Prof. Dr. Werner Damm, OFFIS (Leitung) Dr. Klaus Grimm, Daimler AG Prof. Dr. Peter Liggesmeyer, Fraunhofer IESE

2 Beteiligte Firmen und Verbände Automobil Telekommunikation Audi, Bosch, Continental, Daimler, Volkswagen Luft und Raumfahrt Astrium, Airbus, EADS Automatisierungstechnik/ Robotik KUKA IKT IBM, Microsoft, Siemens Halbleiter Infineon Telekom/EICT, Nokia-Siemens- Networks Forschung DFKI, DLR, Fortiss, Fraunhofer IESE, Fraunhofer Institut für Kurzzeitdynamik, OFFIS, RWTH Aachen, TU Berlin, TU Braunschweig, TU München, U Heidelberg, U Karlsruhe Verbände BITKOM, VDI, VDE, VDMA, ZVEI

3 Embedded Systems Eingebettetes System = Zentralnervensystem wahrnehmen analysieren entscheiden handeln von Produkten in den führenden deutschen Wirtschaftszweigen

4 Embedded Systems Ohne diese Zentralnervensysteme fahren heute keine Autos fliegen heute keine Flugzeuge arbeitet heute keine Fabrik ist keine umfassende Einschätzung der Sicherheitslage möglich ist keine mobile Kommunikation möglich

5 Embedded Systems Deutschland In Deutschland hängen mehr als 3 Millionen High- Tech Arbeitsplätze von Eingebetteten Systemen ab. Die Branchen Automobilbau, Maschinen- und Anlagenbau und Medizintechnik investieren jedes Jahr etwa 15 Mrd. in F&E für Eingebettete Systeme und erwirtschaften damit Gesamtumsätze von mehr als 500 Mrd. jährlich. Innovationsführerschaft in Eingebetteten Systemen: Deutschland unter Top

6 Bedeutung für gesellschaftliche Herausforderungen Die zentralen ökonomischen und gesellschaftlichen Herausforderungen lassen sich ohne die Querschnittstechnologie Embedded Systems nicht lösen. Beispiele für Anwendungen: Medizin: Zur Patientenüberwachung stehen dem Arzt dank Seamless Interaction Biodaten jederzeit zur Verfügung. Mobilität: Sichere und umweltschonende Mobilität ist durch intelligente Fahrzeuge und koordinierte Verkehrsführung mit Hilfe von verteilter Echtzeit Situationserkennung und Lösungsfindung möglich. Sicherheit: Wirksames Krisenmanagement unter extremen Bedingungen wird durch autonome Systeme sichergestellt

7 Technische Herausforderungen - Beispiele wahrnehmen Authentifizierung in dynamisch vernetzten Systemen in komplex strukturierten dynamischen Umgebungen analysieren Echtzeitlagebewertung auf der Basis von hochkomplexen heterogenen unsicheren Daten entscheiden trotz unsicherer Information intuitiv nachvollziehbar oder zertifizierbar abgestimmt unter Echtzeitbedingungen handeln kooperatives adaptives Schwarmverhalten Selbstheilung und Selbstadaption bauen von Systems of Systems zu Biosensoren hochgradig interdisziplinär branchenübergreifend

8 ES in deutschen Industriezweigen Industriezweig Beschäftigte Umsatz in Mrd. Euro F&E- Aufwendungen in Mrd. Euro Kennzahlen Eingebettete Systeme Automobilbau ,9 Kostenanteil für Embedded Systems- Entwicklung weltweit: 51,4%; 51,4% entspricht rund 10,7 Mrd. in D Maschinenund Anlagenbau Luft- und Raumfahrt ,6 Kostenanteil für Embedded Systems- Entwicklung weltweit: 50,1%; 50,1% entspricht rund 2,8 Mrd. in D ,25 Wertanteil von Embedded Systems an einem Flugzeug: 12% Medizintechnik ,5 Kostenanteil für Embedded Systems- Entwicklung weltweit: 47,6%; 47,6% entspricht rund 0,7 Mrd. in D

9 Verwendete Quellen (Auswahl) Sachverständigenrat zur Begutachtung der Entwicklung im Gesundheitswesen. Koordination und Integration Gesundheitsversorgung in einer Gesellschaft des längeren Lebens Sondergutachten Bonn Studie zur Bedeutung des Sektors Embedded Systems für Deutschland. BITKOM Berliner Altersstudie. Mayer, KU / Baltes PB (Hrsg). Berlin: Akademie; BMWi. Bericht des Koordinators für die Deutsche Luft- und Raumfahrt, August 2009 Bundesverband Medizintechnik. Annual Report 2008/2009. BVMed. Berlin Ständige Kongresskommission des Deutschen Netzwerks für Versorgungsforschung, Memorandum II zur Versorgungsforschung in Deutschland: Konzeptionelle, methodische und strukturelle Voraussetzungen der Versorgungsforschung, 2005 European Security Research & Innovation Forum. Final Report Part 1 (Draft) Embedded Systems mit hervorragender Wachstumsperspektive. Schreier, Jürgen EU Economic Report. European Automobile Manufactures Association (ACEA) Feldafinger Kreis. Software-intensive eingebettete Systeme und ihre Vernetzung: Potentiale, Herausforderungen, Handlungsbedarf The Coming Age of Collaboration in the Automotive Industry. Mercer Management Journal 17 Branchenbericht Die optische, medizinische und mechatronische Industrie in Deutschland. SPECTARIS. Berlin Statistisches Bundesamt. Unfälle und Verunglückte im Straßenverkehr. Statistisches Bundesamt. Bevölkerungsvorausberechnung. Stifterverband für die deutsche Wissenschaft. FuE Datenreport Glesner, Broy, Rumpe, Paech, Wetter, Winter, Jähnichen. Strategische Bedeutung des Software Engineering für die Medizin. Study of Worldwide Trends and R&D Programmes in Embedded Systems in View of Maximising the Impact of a Technology Platform in the Area. FAST GmbH. TU München VDE-Trendreports. Innovationen, Märkte, Nachwuchs, 2008 VDI. Ingenieurarbeitsmarkt 2008/09 Fachkräftelücke, Demografie und Ingenieure 50Plus, Köln, April 2009 VDI. Automation 2020 Bedeutung und Entwicklung der Automation bis zum Jahr 2020, Juni 2009 VDC Research, 2008 Embedded Software Market Intelligence Program, Track 3: Embedded Systems Market Statistics, Volume 1: Automotive/Transportation; Volume 3: Industrial Automation; and Volume 4: Medical Devices. VDMA. Maschinenbau in Zahl und Bild 2007, 2008, Frankfurt am Main VDMA Tendenzbefragung. Bedeutung der IT und Automatisierungstechnik im Maschinenbau Münchener Kreis e.v., Deutsche Telekom AG, TNS Infratest GmbH, EICT GmbH. Zukunft und Zukunftsfähigkeit der deutschen Informations- und Kommunikationstechnologie: Abschlussbericht der ersten Projektphase, Dezember

10 Bedeutung von Eingebetteten Systemen Querschnittstechnologie und Innovationstreiber Entscheidend für Alleinstellungsmerkmale und Marktführerschaft in vielen für Deutschland wichtigen Branchen Spitzenposition Eingebettete Systeme entscheidend für Erhalt von Arbeitsplätzen sowie der Wettbewerbsfähigkeit der Branchen

11 Forschungsschwerpunkte

12 Seamless Interaction Seamless Interaction

13 Seamless Interaction

14 Autonome Systeme Autonome Systeme

15 Autonome Systeme

16 Verteilte Echtzeit Situationserfassung und Lösungsfindung Verteilte Echtzeit Situationserkennug und Lösungsfindung

17 Verteilte Echtzeit Situationserfassung und Lösungsfindung

18 Sichere Systeme Sichere Systeme

19 Sichere Systeme

20 Architekturprinzipien Flight Control Utilities Cockpit AESU1 EHM1 EHM2 EEC1 EEC2 FCSC1 COM MON FCSC2 FCGC2 FCGC3 SFCC2 COM MON COM MON SFCC1 FCGC1 ADIRU1 ADIRU3 ADIRU2 FM3 FM2 FM1 FW2 FCDC2 FW1 FCDC1 AESU2 ACR2 opt SCI L1L2 R2R1 C2R3 C1 EEC4 EHM4 EEC3 EHM3 SW13 IOM ELM CBM SB24 ELM CBM SB24 Fuel COM MON Fuel LG,TP&BS COM MON CIDS Ventil &press CIDS IRDC COM MON LG,TP&BS COM MON COM MON COM MON COM MON IOM ACR1 SCI Air conditioning PESC SPDB IPCU SPDB VSC PWCU IRDC doors ctrl, oxygen ctrl ext lights ctrl IPCU ECB HSM AIC? HSM AIC? COM MON FCSC3 TBC COM MON L3 IOM IOM ACMF FDIF ATC1 ATC2 Ventil &press Air conditioning implementation TBD Engines Open World Architekturprinzipien

21 Architekturprinzipien

22 Virtual Engineering Virtual Engineering

23 Virtual Engineering

24 Industrielle Investitionen Deutschland Gesamtvolumen F&E Eingebettete Systeme mehr als 150 Mrd. Geschätzter Bedarf an Forschungsmitteln zur Erreichung der Ziele der Roadmap im Rahmen öffentlicher Förderprogramme wenigstens 2,5 Mrd. Jeweils mehr als 500 Mio. für die Forschungsschwerpunkte: Autonome Systeme, Architekturprinzipien, Virtual Engineering und Verteilte Echtzeit-Situationserfassung und Lösungsfindung Jeweils mehr als 200 Mio. für die Forschungsschwerpunkte: Seamless Interaction und Sichere Systeme

25 Handlungsempfehlung Substanzielle Erhöhung der öffentlichen Förderung der Forschungsschwerpunkte nötig zur Sicherung der Innovationsführerschaft in führenden Branchen mit einem Gesamtumsatz von mehr als 750 Mrd. Sicherung von mehr als 3 Millionen High-Tech Arbeitsplätzen in Deutschland Stimulation notwendiger branchenübergreifender Kooperation Für die Durchführung von Fördervorhaben wird als geeigneter Rahmen auf nationaler Ebene die Innovationsallianz SPES 2020, auf europäischer Ebene ARTEMIS vorgeschlagen

26 Weitere Empfehlungen 1. Etablierung von offenen, branchenübergreifenden Interoperabilitätstandards Schaffung geeigneter regulatorischer Rahmen auf europäischer Ebene in Abstimmung mit nationalen Regelungen Empfehlung: entsprechende Initiativen europaweit unter dem Dach von ARTEMIS harmonisieren 2. Etablierung von Referenz-Technologie-Plattformen zur Sicherung der Nachhaltigkeit der F&E-Ergebnissen Empfehlung: entsprechende Initiativen europaweit mit Initiativen von ARTEMIS koordinieren

27 Weitere Empfehlungen 3. Sicherung eines ausreichenden Angebotes qualifizierter Fachkräfte verstärkt koordinierte Anstrengungen zur Sicherstellung entsprechender Ausbildungsangebote auf allen Ausbildungsebenen einschließlich der beruflichen Weiterbildung 4. Etablierung einer engen Zusammenarbeit zwischen Experten der Embedded Systems-Technologien und der verschiedenen Handlungsfelder (Gesundheit, Mobilität, Energie, ) Ziel: abgestimmte übergreifende Strategie um fokussiert gesellschaftliche Herausforderungen angehen zu können

28 Nationale Roadmap Embedded Systems Bildmaterial: Daimler AG, EADS Deutschland GmbH, SafeTRANS, Siemens AG

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